APWR堆燃料棒热传递的数值计算与研究(3)
时间:2018-03-05 20:10 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
目前国际上核安全界常用的分析程序主要有： (1)系统性程序： STCP， ASTEC， MAAP， THALE， ESTE， JASMINE，MACRES，MAPLE 等；（2）机理性程序： SCDAP/RELAP5，CONTAIN，VICTORIA，CATHARE/ICARE，GASFLOW 等[4] [5]。 国外对 CFD 在工程实际中的应用进行了很多研究。Imaizumi [6] 等分析了 PWR 燃 料组件的三文流动特性，然后，美国西屋电气的 L.D. Smith[7] 研究了“计算流体动力 学在反应堆中应用基准” ，应用CFD软件STAR-CD，对标准高雷诺数 k 模型、非线 性二次 k 模型和双层模型等湍流模型进行了可用性研究。2006 年 Kliem S[8] 等用 CFX5 模拟压力容器下腔室的混合流动，从而对三文耦合程序 DYN3D/RELAP5 和 DYN3D/ATHLET 的可行性进行了分析。Boros I [9] 等利用 CFD 程序对 VVER-40 反应 堆一回路管道流动进行了数值模拟，并有效的解释了热分层现象。Rohde U[10] 等分别 利用商用软件 CFX 和 FLUENT 对压水堆一回路系统冷却剂的混合流动和流量分配实 验进行了数值模拟，并且给出了在合流动问题中CFD软件的建议。 国内也对CFD在工程实际中的应用进行了很多研究。熊万玉[11] [12] 等从1998 年开 始用CFD对格架进行研究， 分析它对流体流动的影响。 在设计中国先进研究堆(CARR) 过程中， 刘兴民[13] 采用多孔模型， 数值模拟堆芯流量， 计算结果为试验提供理论依据。 王小军[14] 等在2001-2002 年通过计算与试验分析了棒束通道内的两相分布。中国核动 力研究设计院的聂华刚[15] 等运用 CFD 技术，数值模拟 MIPR 堆芯热工水力试验模拟 体。中国原子能科学研究院的杨志民[16] 等用SIMPLE 方法编制多孔体模型的程序，数 值模拟流动体流动时，棒束通道中存在挡板的情况。杨长江[17] 等针对湍流模型和近壁 网格密度，完成了 CFD 应用于 CARR 堆芯计算的基准化研究，并模拟了堆芯不同位 置、不同工况下的燃料组件和结构件的流场与温场。 在国内外的研究中，我们可以发现，在某些三文单相下的瞬态流动中已经用到了 CFD[18][19] 。随着计算传热学和计算流体力学的发展和进步，CFD 已普遍应用于传热 过程与温度场变化的研究中。随着 CFD 的发展与完善，它能够优化核反应堆的设计 且为核反应堆事故提供更加有效和精确的参考[20][21]1.3 本文以有内热源的单根核燃料棒为模型，数值分析先进压水堆燃料棒的传热。棒 体内部通过非结构化网格中的数值计算方法，数值模拟反应堆堆芯的热环境和温度场 分布。燃料棒外流场采用工程方法，计算层流与紊流的热通量分布。主要工作如下： （1） 建立模型、生成网格。采用商业流体动力学软件 Fluent 的前处理软件 Gambit 软件建立模型，生成的非结构化网格通过 C++语言接口转换生成网格，最后将 转换后的网格文件导入用Fortran 编写的三文程序中，对两种燃料棒模型内的温 度场分布进行数值模拟。 （2） 分别分析两类模型和两类边界条件对温度场分布的影响。 （3） 当控制棒插入与未插入时，分析两种燃料棒模型在两种边界条件下的温度分布 与大小。当温度系数分别为正负时，分析两种燃料棒模型在两种边界条件下的 温度分布与大小。分析反应堆的安全性。 （4） 对燃料棒外流场进行工程计算，数值计算三种流动状态下的温度场。 (责任编辑：qin) |